前沿水下机器人技术

前沿水下机器人技术

水下机器人是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称潜水器。1953年，第一艘无人遥控潜水器问世；到1981年，无人遥控潜水器发展到400 余艘，其中90%以上直接或间接用于海洋石油开采行业。海洋石油天然气开发的迫切需求，推动了潜水器理论和应用的研究，潜水器的数量和种类也出现显著增长。本文重点围绕AUV和ROV两类水下机器人，梳理了几家国际巨头代表性产品以及当前国内的主要技术现状。

一、水下机器人分类

水下机器人可分为载人潜水器（HOV 1自主水下机器人（AUV）以及有缆遥控机器人（ROV）三类。

载人潜水器（HOV）相当于小型潜水艇，可运载工作人员进入深海，操作机械手开展各种复杂的水下考察、打捞、采样等活动。例如蛟龙号，最大下潜深度达到7,062米。

自主水下机器人（AUV）没有缆绳，自身携带动力,衣靠内置的控制系统实现自我控制，可以灵活自主地完成一系列水下作业任务。

有缆遥控机器人（ROV ）脐带缆来传输水下机器人本体所需的动力，同时也上传传感器信号和下传控制信号，续航力强，动力更充沛，安全可靠性更高，数据传输能力强。

二、国外技术现状

自20世纪60年代前后美国研制出第一台水下机器人，这项

技术便受到了全球各国的广泛关注。美英德俄日等海洋强国均设立了专门的水下机器人研究机构。目前，西方国家在ROV研发方面处于领先地位，具备深海ROV研发、设计、制造、试验、配套等能力。

（一）意大利Saipem公司

Saipem的新型Innovator 2.0 ROV是一种重型工作级航行器，用于油田维护和施工，包括在超深水水域，用于监测海床和收集数据，以设计油田或海底管道。它的电动机可以提供210 hp，确保系柱在每个方向上的拉力为1,100 kg，最大速度为3.5节，并能够举起挂在车架上的超过600公斤的重量。ROV的脐带缆被重新设计，以将船上的动力传输到水下航行器。Innovator2.0配备了6600 V 电源，即使电缆长度超过7,000米，ROV也能有效工作。ROV获得了符合Norsok U102 标准的声明，以及DNV-GL认证。

innovator 2.0 ROV

（二）意大利AGEPTEC公司

PERSEO水下机器人主要有2种不同型号，下潜深度约600~1500 msw，由高强度聚丙烯合成材料制造，高耐腐蚀，各零部件模块化更换。

（三）TechnipFMC 公司

2012年，TechnipFMC推出了Schilling控制系统，并将其与Hammerhead软件平台融合，降低了ROV的操作难度，同时提高了设备的组装效率。随后，TechnipFMC又推出了超高

作业载荷的Gen-III ( UHD-III ),其马力高达250 hp ，配备有 ISOL-8辅助泵系统，无需其它辅助设备，即可满足BOP 二次 干预作业的法规要求。止矽卜，该ROV 工具可优化井建和干预 作业，为作业液体回流提供通路，降低作业所需的泵模块数 量。

近期，TechnipFMC ROV Services 为壳牌部署了 GEMINI ROV 系统。GEMINI ROV 系统是新一代250 hp 工作级ROV 系 统，ROV 、机械手和工具的集成，实现了向高度自动化ROV 的过渡，可将作业时间从几小时缩短到几分钟。GEMINI 最大 作业水深为4,000米，可在水下连续工作1个月，并实现全 天候作业。

(四)美国Oceaneering 公司

Oceaneering 是世界上最大的工作类ROV 运营商，和最

GEMINI POV

负载：30 kg

下滑深上,3000 msw/4000 msw

凄量- 5900 kg/6340 fcg

尺寸：3 9x2.5x2.5 m

主要的石油-天然气行业ROV供应商。该公司有250多套工作类ROV系统，在全球有2000多名ROV海上工作人员。

该公司一方面是最大的ROV运营商，另一方面也是世界上最大的ROV系统制造商。其ROV系列包括额定潜水深度2,500米〜3,000米的工作类系统，客额定潜水深度4,000米的Millennium工作类系统，和额定潜水深度8,000米的超深水系统。

MILLENNIUMPlus ROV是一种侧入式轿厢部署，双操作臂，220 hp重型作业级ROV。轿厢和系绳管理系统(TMS)提供额外的110 hp能够驱动滑行也有推进器控制和自动航向功能。

Spectrum为侦查型机器人，重290 kg，尺寸1.4 m x0.9 m X0.85 m (长x宽x高，下同)，设计下潜深度3,000 m，配备有4个水平矢量推进器,2个垂直推进器以及6个交流电机，2个五功能机械手。

E-Novus是典型的油气作业型水下机器人，重3,400 kg , 尺寸2.7 m x1.6 m x1.8 m ,设计下潜深度5000 m，配备有4个水平矢量推进器，3个垂直推进器，2个七功能机械手。该ROV还安装了避险声纳和多个负责导航的传感器，拥有自航能力。英国SMD公司开发的3种具有国际领先水平的系列大功率液压工作级ROV，为海洋的开发、施工、探索带来了巨大的帮助。

E Nov us R0\'

（五）法国ECA集团

ECA集团以其在机器人、自动化系统、模拟和工业过程方面的专业知识而闻名。总部位于法国La Garde地区，自1936年以来，它一直在开发完整的创新技术解决方案，以执行复杂的任务，在不利或限制性的环境。其产品主要用于国防、海事、航空航天、仿真、能源和工业设备等领域，主要面向要求最高水平的安全和效率的国际客户。集团自1936 年成立以来，一直走在创新的前沿。

H2000型大中型工作型ROV是法国海军2000米水深进行沉船和失事飞机调查和打捞指定用ROV。总重量900kg，海水中负载80kg，有6路视频通道，1个7功能机械手和1 个5功能机械手，可选液压工具。